EP3614228A1 - Operating lever with active feedback unit - Google Patents

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EP3614228A1
EP3614228A1 EP19000407.7A EP19000407A EP3614228A1 EP 3614228 A1 EP3614228 A1 EP 3614228A1 EP 19000407 A EP19000407 A EP 19000407A EP 3614228 A1 EP3614228 A1 EP 3614228A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control lever
tracking device
control
machine
angle
Prior art date
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Granted
Application number
EP19000407.7A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP3614228B1 (en
Inventor
Thomas Neumann
Volker Jahn
Marcus Schinkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Original Assignee
Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
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Publication date
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Priority to PL19000407T priority Critical patent/PL3614228T3/en
Publication of EP3614228A1 publication Critical patent/EP3614228A1/en
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Publication of EP3614228B1 publication Critical patent/EP3614228B1/en
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/04—Controlling members for hand actuation by pivoting movement, e.g. levers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce

Definitions

  • Such manual control transmitters are often used to control heavy machinery. For example, they are used to control cranes, wheel loaders, excavators, forklifts or as speed controllers for rail vehicles and ships. They can be operated like a joystick. Basically, many types of machines that are operated manually can be controlled with a manual control transmitter. Modular design supports the use of a manual control transmitter in many arrangements for machine controls.
  • the control takes place via the respective angular position of the control shaft, which is connected to the control lever.
  • the angular position can be detected contactlessly or with contact. It is known to determine the angular position optically, for example, using a coded disk.
  • the angular position can e.g. but also determine electronically using a potentiometer.
  • the multi-axis manual control transmitter accordingly has at least two non-parallel control shafts that are driven by a suitable gear.
  • a remote control for controlling vehicles with a maneuvering device is known, the remote control having an input device and the degrees of freedom of the mobility of the vehicle to be controlled are shown in the degrees of freedom of the mobility of the input device.
  • the EP 0 671 604 A1 describes a joystick which has two potentiometers which are coupled to a control lever via a cardanic deflection. A corresponding position of the potentiometer wipers is assigned to each position of the control lever, so that the voltage values picked up at the potentiometer terminals can be fed to an evaluation circuit.
  • a device for converting an at least one-dimensional mechanical deflection into an electrical variable corresponding to this deflection is proposed, in which one end of a sliding contact pair is controlled with electrical control signals via at least two contact surfaces. The other end of the sliding contact pair is moved over a number of conductor tracks that are guided in parallel for a certain resolution. By shifting the pair of sliding contacts, the control signals are forwarded via the contacted conductor tracks at their end as evaluation signals.
  • the steering system consists of at least one hydraulic steering cylinder for adjusting the steerable wheels, at least one sensor for determining the actual wheel lock angle values, at least one electrically actuable hydraulic control valve that controls the application of hydraulic fluid to the steering cylinder and at least one automatic steering signal generator for generating an electrical steering signal Setpoints for the steering angle.
  • the automatically generated steering signal setpoints and the actual steering angle values are each fed to an electronic control and evaluation device.
  • the control and evaluation device determines an electrical control signal for the hydraulic control valve from the actual wheel lock angle value and the automatically generated steering signal setpoint.
  • steering signal transmitter which consists of a manual Adjustment movement also generates a corresponding electrical steering signal setpoint, which is also supplied to the control and evaluation device.
  • the control and evaluation device evaluates the manual or the automatic steering signal setpoints.
  • a steering lever (“joystick”) can also be used as a manual steering signal transmitter.
  • the object of the invention is to avoid disadvantages of the prior art and to provide a manual control transmitter for controlling a machine in which the user immediately receives feedback based on the manual control transmitter, e.g. in which direction the machine or parts of the machine steer.
  • the object is achieved in that in the case of a manual control transmitter for controlling a machine of the type mentioned at the beginning g) a control device is provided which adjusts the tracking device by an assigned position with a drive, the assigned position of the tracking device being determined by the machine controlled with the deflection ⁇ .
  • the invention is based on the principle that the control lever of the hand control transmitter assumes the deflected position which is also assigned to the machine. For this purpose, the control lever is always returned to a relative starting position within the tracking device according to a control instruction. The deflected position of the control lever is finally achieved by the tracking device in which the control lever is mounted. This starting position of the control lever is therefore deflected separately. For this purpose, the effect of the tax instruction is determined and assigned to a position of the control lever.
  • the speed can be determined, for example, by operating the manual control transmitter. This defines a setpoint. If the rail vehicle is now speed has reached, the control device adjusts the control lever by a corresponding angle which is assigned to this speed. With the present invention, the user immediately sees which setpoint has been set.
  • An advantageous embodiment of the manual control transmitter according to the invention results from the fact that the drive has a rotor which tracks the tracking device by an angle ⁇ , which is determined by the position assigned to the machine controlled with the deflection ⁇ . This measure causes the tracking device to rotate with the control lever by an assigned angle with the rotor. This saves space and the position of the control lever is easy for the user to grasp.
  • the drive of the tracking device has a gear.
  • the drives often turn too quickly so that the speed can be reduced by a gear.
  • the transmission of the drive of the tracking device is provided in a self-locking manner. This measure serves that the deflection of the control lever is better adapted to the deflection actually carried out.
  • a further expedient embodiment of the invention consists in the return mechanism having a damping unit which generates damping when the control lever is deflected.
  • the deflection is damped by means of the damping unit. This is achieved, for example, via an engine brake.
  • An additional damping motor acts on the lever if necessary.
  • the damping motor can also be loaded with braking resistors.
  • the damping motor is connected to the control lever via a non-self-locking gear.
  • the damping unit therefore preferably has a spring, a magnet, a motor brake and / or an active motor brake which generates the damping.
  • a hydraulic and / or pneumatic damping element can also be advantageously contained in the damping unit.
  • a special variant of the manual control transmitter according to the invention is that the control lever is designed to be pivotable in the joint about at least two mutually perpendicular axes, with each axis being assigned at least one damping unit.
  • This advantageous measure has the effect that the control lever of the manual control transmitter has more degrees of freedom.
  • This plurality of degrees of freedom enables a machine to be controlled in a more complex manner. For example, one deflection can be used for the speed and the other deflection for the steering of a vehicle.
  • a further advantageous embodiment of the manual control transmitter according to the invention is that the machine is designed as a mobile machine, in particular as a rail vehicle, a wheel loader or a crane.
  • These hand control transmitters are particularly useful for such vehicles. When working with these vehicles, users can quickly determine which steering position the wheels have, for example.
  • Fig. 1 10 shows the basic diagram of a manual control transmitter 12 according to the invention.
  • the manual control transmitter 12 is used to control a machine, such as a wheel loader.
  • the hand control transmitter 12 has a mounting platform 14.
  • Tracking device 16 with a housing 18 is provided on this mounting platform 14.
  • the housing 18 can, for example, be tubular or spherical.
  • the tracking device 16 is movably provided on the mounting platform 17. In the present exemplary embodiment, a rotational movement of the tracking device 16 is provided.
  • a control unit 19 is provided in the housing 18 of the tracking device 16.
  • the control unit 19 has a control shaft 20 which is pivotally mounted about an axis 22.
  • the rotatable or pivotable control shaft 20 forms a joint 23 for a control lever 24.
  • the control lever 24 is provided on the control shaft 20 of the control unit 19 with a control knob 26.
  • the control lever 24 projects with its control knob 26 out of an opening 27 in the housing 18.
  • the opening 27 is configured in the housing 18 such that the control lever 24 can be deflected relative to the housing 18.
  • the deflection ⁇ or the respective position which the control lever 24 experiences by a user for operating or controlling the machine is recorded by a guide transmitter 28.
  • the angle ⁇ of the deflection is also referred to below as the guide angle ⁇ .
  • the guide transmitter 28 generates an angle signal which corresponds to a respective deflection ⁇ of the control lever 24 about the axis 22.
  • a return mechanism 30 always returns the control lever 24 to its starting position 32 in the housing 18 of the tracking device 16 without the application of force. However, the position can change relative to the assembly platform 14 if the tracking device 16 changes its position.
  • the tracking device 16 is formed with an actuator 34.
  • the tracking device 16 further includes a motor drive 36 which controls a rotor 40 with a gear 38.
  • the motor drive 36 is preferably designed as a DC motor.
  • An angle encoder 42 controls the motor drive such that the rotor 40 rotates by an angle ⁇ with respect to the assembly platform 14.
  • the rotor 40 changes its relative angular position to the assembly platform 14.
  • the control unit 19 is integrated in the rotor 40.
  • the feedback angle is the angle ⁇ of the rotor 40, which is measured in relation to the mounting platform.
  • the actuator 34 has a self-locking property, so that the position of the rotor 40 cannot be changed by the force of the control lever 24.
  • Fig. 2 the hand control transmitter 12 is shown in a neutral deflection. So much for this Fig. 2 the Fig. 1 the same reference numerals are used accordingly.
  • the hand control transmitter 12 is in this embodiment for a wheel loader 44 Machine trained.
  • the wheel loader 44 is shown schematically via its drive axles 46. Its steering axis 48 is located in the center of the wheel loader 44.
  • Both the guide angle ⁇ of the deflection of the control lever 24 with the control shaft 20 about the axis 22 and the feedback angle ⁇ of the rotor 40 of the tracking device 16 are in a neutral steering position. Therefore, all of the wheels, front wheels 50 and rear wheels 52 are aligned. However, two possible deflections of the control lever 24 are shown in dashed form.
  • the wheel loader 44 As soon as the control lever 24 is deflected by a guide angle ⁇ (dashed position), the wheel loader 44, as in FIG Fig. 3 can be seen to steer the steering axis 48 by a steering angle ⁇ .
  • a control device 57 tracks the tracking device 16 of the manual control transmitter 12 accordingly by this feedback angle ⁇ , so that the feedback angle ⁇ again corresponds to the steering angle ⁇ .
  • the tracking device 16 is rotated by an assigned position, which is determined by the steering angle ⁇ or feedback angle ⁇ .
  • the deflection of the control lever 24 by the guide angle ⁇ is detected by the guide transmitter 28.
  • the guide transmitter 28 now generates a signal associated with this guide angle ⁇ .
  • This signal receives an evaluation and processing unit 53, which controls a steering hydraulic system, not shown, for controlling the wheel loader 44.
  • This steering movement of the wheel loader 44 is measured by an angle transmitter 59.
  • the measured steering angle ⁇ is used as a measurement signal for controlling the motor drive 36.
  • the motor drive 36 then namely guides the rotor 40 by the corresponding feedback angle ⁇ .
  • the control lever 24 is then returned dampened to its relative starting position 32 in the housing 18.
  • the return mechanism 30 for the control lever 24 is provided in the housing 18 of the tracking device 16.
  • Resilient elements 54 return the control lever 24 in the housing 18 of the tracking device 16 to the starting position 32.
  • the starting position 32 is centered if possible.
  • At 58 becomes a damping unit referred to, which reduces a possible overshoot after actuation of the control lever 24.
  • the return of the control lever 24 to its starting position 32 is therefore damped by the damping unit 58.
  • Such a damping effect to prevent the control lever 24 from overshooting can also be achieved, for example, via damping elements 56, such as magnets. Alternatively, this damping can also take place via active motor damping, which is not shown in this exemplary embodiment.
  • the hand control transmitter 12 is shown in the deflected position. So far the Fig. 3 The same reference numerals are used to correspond to the previous figures.
  • the manual control transmitter 12 is likewise designed as a machine for the wheel loader 44.
  • the wheel loader 44 is analogous to Fig. 2 again represented stylistically on its drive axles 46.
  • the steering axle 48 is located in the center of the wheel loader 44.
  • the control lever 24 is in its starting position 32 Fig. 2 is the feedback angle ⁇ of the rotor 40 of the tracking device 16 is adjusted by an angle ⁇ . Therefore, the front wheels 50 are directed to this angle ⁇ as previously described.
  • the control device 57 has controlled the tracking device 16 into the desired position, which corresponds to the steering position of the wheel loader.
  • the return mechanism 30 for the control lever 24 is provided in the housing 18 of the tracking device 16.
  • the resilient elements 54 return the control lever 24 in the housing 18 of the tracking device 16 to the starting position 32.
  • the starting position 32 is centered if possible.
  • the return of the control lever 24 to its starting position 32 is damped by the damping unit 58 in order to largely reduce any possible overshoot of the control lever 24.
  • the damping can also take place via active motor damping, which is not shown in this exemplary embodiment.
  • the operator Based on Fig. 4 the mode of operation will be described.
  • the operator generates a corresponding one by deflecting the control lever 24 by the guide angle ⁇ Control signal.
  • the guide angle ⁇ is detected by the guide transmitter 28.
  • the guide transmitter 28 now generates a signal associated with this guide angle ⁇ .
  • This signal receives an evaluation and processing unit 53, which controls a steering hydraulic system 60, not shown, for controlling the wheel loader 44.
  • This steering movement or the steering angle ⁇ of an articulated joint of the wheel loader 44 is detected by the angle transmitter 59.
  • the measured steering angle ⁇ is used as a measurement signal for controlling the motor drive 36.
  • the actual value for the feedback angle ⁇ and the target value, which is formed by the steering angle ⁇ of the wheel loader, are included in the control.
  • the motor drive 36 then tracks the rotor 40 by the corresponding feedback angle ⁇ .
  • the control lever 24 is then returned dampened to its relative starting position 32 in the housing 18.
  • the operator can use the spring-centered control lever 24 to control the steering hydraulics in both directions at any time and independently of the steering angle ⁇ and the feedback angle ⁇ .
  • the guide angle ⁇ is recorded and serves to set the steering speed and direction.
  • the deflection is damped by means of the damping unit 58. This is achieved, for example, via an engine brake.
  • An additional damping motor (not shown here) then acts on the lever.
  • the damping motor can be loaded with braking resistors.
  • damping motor is connected to the control lever 24 via a non-self-locking gear. This ensures that if the damping motor fails, the control lever 24 is returned to its relative central position by means of spring return. In this case The haptic changes, but the functionality of detecting the lead angle ⁇ is still there.
  • the tracking device 16 guides the entire control unit 19 with the control lever 24 to the actual steering angle ⁇ .
  • the motorized actuator 34 with a self-locking property receives a signal proportional to the steering angle ⁇ , compares it with its own feedback angle ⁇ and tracks the control unit 19 until the feedback angle ⁇ is equal to the steering angle ⁇ .
  • the joystick lever shows the operator the actual steering angle ⁇ of the wheel loader via the feedback angle ⁇ .
  • the control lever 24 In a de-energized state, the control lever 24 remains in its state and thus shows the last recorded steering angle ⁇ .

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Handsteuergeber (12) zur Steuerung einer Maschine (44), welche eine Montageplattform (14) umfasst, auf der eine Nachführvorrichtung (16) mit Rahmen und/oder Gehäuse (18) angeordnet ist. Ein Steuerhebel (24) ist schwenkbar in einem Gelenk um eine Achse (22) gelagert, wobei das Gelenk (23) in dem Rahmen und/oder Gehäuse (18) der Nachführvorrichtung (16) vorgesehen ist. Ein Führungsgeber (28) erfasst die Auslenkung (ω) des Steuerhebels (24) und erzeugt ein der Auslenkung (ω) zugeordnetes Signal. Das Signal wird von einer Auswerte- und Verarbeitungseinheit (53) verarbeitet und die Maschine entsprechend der Auslenkung (ω) ansteuert. Ein Rückholmechanismus (30) führt den Steuerhebel (24) in eine Ausgangsposition (32) in dem Rahmen und/oder Gehäuse (18) der Nachführvorrichtung (16) zurück.

Figure imgaf001
The invention relates to a manual control transmitter (12) for controlling a machine (44), which comprises a mounting platform (14) on which a tracking device (16) with a frame and / or housing (18) is arranged. A control lever (24) is pivotally mounted in a joint about an axis (22), the joint (23) being provided in the frame and / or housing (18) of the tracking device (16). A guide sensor (28) detects the deflection (ω) of the control lever (24) and generates a signal associated with the deflection (ω). The signal is processed by an evaluation and processing unit (53) and the machine is controlled in accordance with the deflection (ω). A return mechanism (30) returns the control lever (24) to an initial position (32) in the frame and / or housing (18) of the tracking device (16).
Figure imgaf001

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft einen Handsteuergeber zur Steuerung einer Maschine, enthaltend

  1. a) eine Montageplattform,
  2. b) eine Nachführvorrichtung mit Rahmen und/oder Gehäuse, welche beweglich auf der Montageplattform angeordnet ist,
  3. c) einen Steuerhebel, welcher in einem Gelenk um eine Achse schwenkbar gelagert ist, wobei das Gelenk in dem Rahmen und/oder Gehäuse der Nachführvorrichtung vorgesehen ist,
  4. d) einen Führungsgeber, welcher die Auslenkung ω des Steuerhebels erfasst und ein der Auslenkung ω zugeordnetes Signal erzeugt,
  5. e) eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit, welche das Signal von dem Führungsgeber verarbeitet und die Maschine entsprechend der Auslenkung ω ansteuert,
  6. f) einen Rückholmechanismus, welcher den Steuerhebel in eine Ausgangsposition in dem Rahmen und/oder Gehäuse der Nachführvorrichtung zurückführt.
The invention relates to a manual control transmitter for controlling a machine, comprising
  1. a) an assembly platform,
  2. b) a tracking device with frame and / or housing, which is arranged movably on the assembly platform,
  3. c) a control lever which is pivotally mounted in an articulation about an axis, the articulation being provided in the frame and / or housing of the tracking device,
  4. d) a guide transmitter which detects the deflection ω of the control lever and generates a signal associated with the deflection ω,
  5. e) an evaluation and processing unit which processes the signal from the guide transmitter and controls the machine in accordance with the deflection ω,
  6. f) a return mechanism which returns the control lever to an initial position in the frame and / or housing of the tracking device.

Beschreibungdescription

Solche Handsteuergeber werden häufig zur Steuerung von schweren Maschinen eingesetzt. Beispielsweise werden sie zur Steuerung von Kränen, Radladern, Baggern, Gabelstaplern oder als Fahrtenregler für Schienenfahrzeuge und Schiffe eingesetzt. Sie lassen sich wie ein Joystick bedienen. Grundsätzlich lassen sich viele Arten von Maschinen, die manuell bedient werden, mit einem Handsteuergeber steuern. Modulare Bauweise unterstützt die Verwendung eines Handsteuergebers in vielen Anordnungen für Maschinensteuerungen.Such manual control transmitters are often used to control heavy machinery. For example, they are used to control cranes, wheel loaders, excavators, forklifts or as speed controllers for rail vehicles and ships. They can be operated like a joystick. Basically, many types of machines that are operated manually can be controlled with a manual control transmitter. Modular design supports the use of a manual control transmitter in many arrangements for machine controls.

Die Steuerung erfolgt über die jeweilige Winkellage der Steuerwelle, die mit dem Steuerhebel verbunden ist. Die Winkellage lässt sich dabei berührungslos oder auch berührungsbehaftet erfassen. Es ist bekannt, die Winkellage beispielsweise optisch mittels einer kodierten Scheibe zu ermitteln. Die Winkellage lässt sich z.B. aber auch über ein Potentiometer elektronisch ermitteln.The control takes place via the respective angular position of the control shaft, which is connected to the control lever. The angular position can be detected contactlessly or with contact. It is known to determine the angular position optically, for example, using a coded disk. The angular position can e.g. but also determine electronically using a potentiometer.

Es gibt Handsteuergeber, die nur über eine Achse betrieben werden. Aber auch mehrachsige Handsteuergeber werden verwendet. Die mehrachsigen Handsteuergeber verfügen dementsprechend über mindestens zwei nicht-parallele Steuerwellen, die über ein geeignetes Getriebe angetrieben werden.There are manual control transmitters that are only operated via one axis. Multi-axis hand control sensors are also used. The multi-axis manual control transmitter accordingly has at least two non-parallel control shafts that are driven by a suitable gear.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 20 2010 000 176 ist eine Fernbedienung zur Steuerung von Fahrzeugen mit einer Rangiervorrichtung bekannt, wobei die Fernbedienung ein Eingabegerät aufweist und in den Freiheitsgraden der Beweglichkeit des Eingabegerätes die Freiheitsgrade der Beweglichkeit des zu steuernden Fahrzeugs abgebildet sind.From the DE 20 2010 000 176 A remote control for controlling vehicles with a maneuvering device is known, the remote control having an input device and the degrees of freedom of the mobility of the vehicle to be controlled are shown in the degrees of freedom of the mobility of the input device.

Die EP 0 671 604 A1 beschreibt einen Joystick, der zwei Potentiometer aufweist, die über eine kardanische Umlenkung mit einem Steuerhebel verkoppelt sind. Jeder Position des Steuerhebels ist eine dementsprechende Stellung der Potentiometerschleifer zugeordnet, so dass die an den Potentiometerklemmen abgegriffenen Spannungswerte einer Auswerteschaltung zugeführt werden können. Dort wird eine Vorrichtung zur Umwandlung einer mindestens eindimensionalen mechanischen Auslenkung in eine dieser Auslenkung entsprechende elektrische Größe vorgeschlagen, bei der über wenigstens zwei Kontaktflächen ein Ende eines Schleifkontaktpaares mit elektrischen Ansteuersignalen angesteuert wird. Das andere Ende des Schleifkontaktpaares wird über eine für eine bestimmte Auflösung erforderliche Anzahl von parallel geführten Leiterbahnen verschoben. Durch die Verschiebung des Schleifkontaktpaares werden die Ansteuersignale über die kontaktierten Leiterbahnen an deren Ende als Auswertesignale weitergeleitet.The EP 0 671 604 A1 describes a joystick which has two potentiometers which are coupled to a control lever via a cardanic deflection. A corresponding position of the potentiometer wipers is assigned to each position of the control lever, so that the voltage values picked up at the potentiometer terminals can be fed to an evaluation circuit. There, a device for converting an at least one-dimensional mechanical deflection into an electrical variable corresponding to this deflection is proposed, in which one end of a sliding contact pair is controlled with electrical control signals via at least two contact surfaces. The other end of the sliding contact pair is moved over a number of conductor tracks that are guided in parallel for a certain resolution. By shifting the pair of sliding contacts, the control signals are forwarded via the contacted conductor tracks at their end as evaluation signals.

In der EP 0856 453 A2 wird ein elektrohydraulisches Lenksystem für Fahrzeuge, das eine manuelle Lenkung und eine automatische Lenkung (Autopilot) aufweist, welche über einen Schalter aktivierbar ist, beschrieben. Das Lenksystem besteht mindestens aus einem hydraulischen Lenkzylinder zur Verstellung der lenkbaren Räder, mindestens einem Sensor zur Ermittlung jeweils der Radeinschlagwlnkel-Istwerte, mindestens einem elektrisch betätigbaren hydraulischen Steuerventil, welches die Beaufschlagung des Lenkzylinders mit Hydraulikflüssigkeit regelt und mindestens einem automatischen Lenksignalgeber zur Erzeugung von elektrischen Lenksignal-Sollwerten für die Radeinschlagwinkel. Dabei sind jeweils die automatisch erzeugten Lenksignal-Sollwerte und die Radeinschlagwinkel-Istwerte einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung zugeführt. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ermittelt aus dem von Radeinschlagwinkel-Istwert und dem automatisch erzeugten Lenksignal-Sollwert jeweils ein elektrisches Ansteuersignal für das hydraulische Steuerventil. Für die manuelle Lenkung ist Lenksignalgeber vorgesehen, der aus einer manuellen Stellbewegung ebenfalls einen dazu entsprechenden elektrischen Lenksignal-Sollwert erzeugt, der auch der Steuer- und Auswerteeinrichtung zugeführt wird. In Abhängigkeit davon, welche Lenkung aktiv ist, wertet die Steuer- und Auswerteeinrichtung die manuellen oder die automatischen Lenksignal-Sollwerte aus. Als manueller Lenksignalgeber kann auch ein Lenkhebel ("Joystick") eingesetzt werden.In the EP 0856 453 A2 describes an electrohydraulic steering system for vehicles which has manual steering and automatic steering (autopilot) which can be activated via a switch. The steering system consists of at least one hydraulic steering cylinder for adjusting the steerable wheels, at least one sensor for determining the actual wheel lock angle values, at least one electrically actuable hydraulic control valve that controls the application of hydraulic fluid to the steering cylinder and at least one automatic steering signal generator for generating an electrical steering signal Setpoints for the steering angle. The automatically generated steering signal setpoints and the actual steering angle values are each fed to an electronic control and evaluation device. The control and evaluation device determines an electrical control signal for the hydraulic control valve from the actual wheel lock angle value and the automatically generated steering signal setpoint. For manual steering, steering signal transmitter is provided, which consists of a manual Adjustment movement also generates a corresponding electrical steering signal setpoint, which is also supplied to the control and evaluation device. Depending on which steering is active, the control and evaluation device evaluates the manual or the automatic steering signal setpoints. A steering lever ("joystick") can also be used as a manual steering signal transmitter.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Handsteuergeber zur Steuerung einer Maschine zu schaffen, bei der der Nutzer sofort anhand des Handsteuergebers eine Rückmeldung erfährt, z.B. in welche Richtung die Maschine oder Teile der Maschine steuern.The object of the invention is to avoid disadvantages of the prior art and to provide a manual control transmitter for controlling a machine in which the user immediately receives feedback based on the manual control transmitter, e.g. in which direction the machine or parts of the machine steer.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Handsteuergeber zur Steuerung einer Maschine der eingangs genannten Art
g) eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, welche mit einem Antrieb die Nachführvorrichtung um eine zugeordnete Position nachregelt, wobei durch die mit der Auslenkung ω angesteuerte Maschine die zugeordnete Position der Nachführvorrichtung festgelegt wird.According to the invention, the object is achieved in that in the case of a manual control transmitter for controlling a machine of the type mentioned at the beginning
g) a control device is provided which adjusts the tracking device by an assigned position with a drive, the assigned position of the tracking device being determined by the machine controlled with the deflection ω.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, dass der Steuerhebel des Handsteuergebers die ausgelenkte Position einnimmt, die auch der Maschine zugeordnet wird. Dazu wird der Steuerhebel nach einer Steuerungsanweisung immer in eine relative Ausgangsposition innerhalb der Nachführvorrichtung zurückgeführt. Die ausgelenkte Position des Steuerhebels wird schließlich durch die Nachführvorrichtung, in der der Steuerhebel gelagert ist, erzielt. Diese Ausgangsposition des Steuerhebels wird daher separat ausgelenkt. Dazu wird die Wirkung der Steueranweisung ermittelt und einer Position des Steuerhebels zugeordnet. Bei einem Schienenfahrzeug kann durch Betätigen des Handsteuergebers beispielsweise die Geschwindigkeit festgelegt werden. Hierdurch wird ein Sollwert definiert. Wenn das Schienenfahrzeug nun die Geschwindigkeit erreicht hat, regelt die Regeleinrichtung den Steuerhebel um einen entsprechenden Winkel nach, der dieser Geschwindigkeit zugeordnet ist. Durch die vorliegende Erfindung sieht der Nutzer sofort, welcher Sollwert eingestellt wurde.The invention is based on the principle that the control lever of the hand control transmitter assumes the deflected position which is also assigned to the machine. For this purpose, the control lever is always returned to a relative starting position within the tracking device according to a control instruction. The deflected position of the control lever is finally achieved by the tracking device in which the control lever is mounted. This starting position of the control lever is therefore deflected separately. For this purpose, the effect of the tax instruction is determined and assigned to a position of the control lever. In the case of a rail vehicle, the speed can be determined, for example, by operating the manual control transmitter. This defines a setpoint. If the rail vehicle is now speed has reached, the control device adjusts the control lever by a corresponding angle which is assigned to this speed. With the present invention, the user immediately sees which setpoint has been set.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers ergibt sich dadurch, dass der Antrieb einen Rotor aufweist, welcher die Nachführvorrichtung um einen Winkel β nachführt, welcher durch die mit der Auslenkung ω angesteuerte Maschine zugeordnete Position festgelegt wird. Diese Maßnahme bewirkt, dass die Nachführvorrichtung sich mit dem Steuerhebel um einen zugeordneten Winkel mit dem Rotor dreht. Dies ist platzsparend und die jeweilige Position des Steuerhebels ist für den Anwender einfach zu erfassen.An advantageous embodiment of the manual control transmitter according to the invention results from the fact that the drive has a rotor which tracks the tracking device by an angle β, which is determined by the position assigned to the machine controlled with the deflection ω. This measure causes the tracking device to rotate with the control lever by an assigned angle with the rotor. This saves space and the position of the control lever is easy for the user to grasp.

In einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers weist der Antrieb der Nachführvorrichtung ein Getriebe auf. Oft drehen sich die Antriebe zu schnell, sodass die Geschwindigkeit durch ein Getriebe herabgesetzt werden kann.In a preferred embodiment of the manual control transmitter according to the invention, the drive of the tracking device has a gear. The drives often turn too quickly so that the speed can be reduced by a gear.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers ist das Getriebe des Antriebs der Nachführvorrichtung selbsthemmend vorgesehen. Diese Maßnahme dient dazu, dass die Auslenkung des Steuerhebels besser an die tatsächlich durchgeführte Auslenkung angepasst wird.In a preferred embodiment of the manual control transmitter according to the invention, the transmission of the drive of the tracking device is provided in a self-locking manner. This measure serves that the deflection of the control lever is better adapted to the deflection actually carried out.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Rückholmechanismus eine Dämpfungseinheit aufweist, welche bei Auslenkung des Steuerhebels eine Dämpfung erzeugt. Um ein Überschwingen des Steuerhebels durch den Rückstellmechanismus zu vermeiden und die Haptik zu verbessern, wird die Auslenkung mittels der Dämpfungseinheit gedämpft. Dies wird beispielsweise über eine Motorbremse erreicht. Ein zusätzlicher Dämpfungsmotor wirkt bei Bedarf auf den Hebel. Als passive Bremse kann der Dämpfungsmotor zudem mit Bremswiderständen belastet werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, einen Dämpfungsmotor auch aktiv zu betreiben, um z.B. als zusätzliches Force-Feedback-Element Rückstellkräfte, Rütteleffekte oder Ähnliches zu erzeugen. Der Dämpfungsmotor ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein nicht-selbsthemmendes Getriebe mit dem Steuerhebel verbunden. Damit wird sichergestellt, dass bei Ausfall des Dämpfungsmotors der Steuerhebel mittels Federrückstellung in seine relative Mittelstellung zurückgeführt wird. In diesem Fall verändert sich die Haptik, aber die Funktionalität des Erfassens des Führungswinkels ω ist weiterhin gegeben. Vorzugsweise weist die Dämpfungseinheit daher eine Feder, einen Magneten, eine Motorbremse und/oder eine aktive Motorbremse auf, welche die Dämpfung erzeugt. Aber auch ein hydraulisches und/oder pneumatisches Dämpfelement kann durchaus vorteilhaft in der Dämpfungseinheit enthalten sein.A further expedient embodiment of the invention consists in the return mechanism having a damping unit which generates damping when the control lever is deflected. In order to prevent the control lever from overshooting due to the reset mechanism and to improve the haptic, the deflection is damped by means of the damping unit. This is achieved, for example, via an engine brake. An additional damping motor acts on the lever if necessary. As a passive brake, the damping motor can also be loaded with braking resistors. There is also the option of actively operating a damping motor, for example to generate restoring forces, shaking effects or the like as an additional force feedback element. In the present exemplary embodiment, the damping motor is connected to the control lever via a non-self-locking gear. This ensures that if the damping motor fails, the Control lever is returned to its relative central position by means of spring return. In this case, the haptics change, but the functionality of detecting the lead angle ω is still there. The damping unit therefore preferably has a spring, a magnet, a motor brake and / or an active motor brake which generates the damping. However, a hydraulic and / or pneumatic damping element can also be advantageously contained in the damping unit.

Eine besondere Variante des erfindungsgemäßen Handsteuergebers besteht darin, dass der Steuerhebel in dem Gelenk um wenigstens zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar ausgebildet ist, wobei jeder Achse wenigstens eine Dämpfungseinheit zugeordnet ist. Diese vorteilhafte Maßnahme bewirkt, dass der Steuerhebel des Handsteuergebers über mehr Freiheitsgrade verfügt. Diese Mehrzahl an Freiheitsgraden ermöglicht, eine Maschine komplexer zu steuern. So kann beispielsweise die eine Auslenkung für die Geschwindigkeit und die andere Auslenkung für die Lenkung eines Fahrzeugs herangezogen werden.A special variant of the manual control transmitter according to the invention is that the control lever is designed to be pivotable in the joint about at least two mutually perpendicular axes, with each axis being assigned at least one damping unit. This advantageous measure has the effect that the control lever of the manual control transmitter has more degrees of freedom. This plurality of degrees of freedom enables a machine to be controlled in a more complex manner. For example, one deflection can be used for the speed and the other deflection for the steering of a vehicle.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers besteht darin, dass die Maschine als eine mobile Maschine, insbesondere als ein Schienenfahrzeug, ein Radlader oder ein Kran ausgebildet ist. Für solche Fahrzeuge sind diese Handsteuergeber besonders dienlich. Die Anwender können bei ihrer Arbeit mit diesen Fahrzeugen schnell erfassen, welche Lenkposition beispielsweise die Räder haben.A further advantageous embodiment of the manual control transmitter according to the invention is that the machine is designed as a mobile machine, in particular as a rail vehicle, a wheel loader or a crane. These hand control transmitters are particularly useful for such vehicles. When working with these vehicles, users can quickly determine which steering position the wheels have, for example.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche sowie den Zeichnungen mit den dazugehörigen Beschreibungen. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung soll nicht alleine auf diese aufgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden. Sie dienen lediglich zur näheren Erläuterung der Erfindung. Die Erfindung soll sich auf alle Gegenstände beziehen, die jetzt und zukünftig der Fachmann als naheliegend zur Realisierung der Erfindung heranziehen würde.Further refinements and advantages result from the subject matter of the subclaims and the drawings with the associated descriptions. An embodiment is explained below with reference to the accompanying drawings. The invention is not intended to be limited solely to the exemplary embodiments listed. They only serve to explain the invention in more detail. The invention is intended to relate to all objects which the person skilled in the art would now and in the future use as obvious to implement the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Fig. 1Fig. 1
zeigt in einer Prinzipskizze das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Handsteuergebers.shows in a schematic diagram the basic principle of a manual control transmitter according to the invention.
Fig. 2Fig. 2
zeigt in einer schematischen Prinzipskizze einen erfindungsgemäßen Handsteuergeber von der Seite bei einer neutralen Auslenkung.shows a schematic diagram of a hand control transmitter according to the invention from the side with a neutral deflection.
Fig. 3Fig. 3
zeigt in einer schematischen Prinzipskizze gemäß der Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Handsteuergeber von der Seite mit einer Auslenkung.shows in a schematic diagram according to the Fig. 2 a hand control according to the invention from the side with a deflection.
Fig. 4Fig. 4
zeigt in einer schematischen Prinzipskizze das Funktionsprinzip der Regelungseinrichtung für den erfindungsgemäßen Handsteuergeber.shows in a schematic diagram the principle of operation of the control device for the manual control transmitter according to the invention.
Bevorzugtes AusführungsbeispielPreferred embodiment

In Fig. 1 wird mit 10 das Grundschema eines erfindungsgemäßen Handsteuergebers 12 dargestellt. Der Handsteuergeber 12 dient zum Steuern einer Maschine, wie beispielsweise eines Radladers. Der Handsteuergeber 12 weist eine Montageplattform 14 auf. Auf dieser Montageplattform 14 ist Nachführvorrichtung 16 mit einem Gehäuse 18 vorgesehen. Das Gehäuse 18 kann dabei beispielsweise rohr- oder kugelförmig ausgebildet sein. Die Nachführvorrichtung 16 ist beweglich auf der Montageplattform 17 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Rotationsbewegung der Nachführvorrichtung 16 vorgesehen.In Fig. 1 10 shows the basic diagram of a manual control transmitter 12 according to the invention. The manual control transmitter 12 is used to control a machine, such as a wheel loader. The hand control transmitter 12 has a mounting platform 14. Tracking device 16 with a housing 18 is provided on this mounting platform 14. The housing 18 can, for example, be tubular or spherical. The tracking device 16 is movably provided on the mounting platform 17. In the present exemplary embodiment, a rotational movement of the tracking device 16 is provided.

In dem Gehäuse 18 der Nachführvorrichtung 16 ist eine Steuereinheit 19 vorgesehen. Die Steuereinheit 19 weist eine Steuerwelle 20 auf, welche schwenkbar um eine Achse 22 gelagert ist. Die drehbar bzw. schwenkbar gelagerte Steuerwelle 20 bildet ein Gelenk 23 für einen Steuerhebel 24. Der Steuerhebel 24 ist an der Steuerwelle 20 der Steuereinheit 19 mit einem Steuerknauf 26 vorgesehen. Der Steuerhebel 24 ragt mit seinem Steuerknauf 26 aus einer Öffnung 27 des Gehäuses 18 heraus. Die Öffnung 27 ist in dem Gehäuse 18 derart ausgestaltet, dass der Steuerhebel 24 gegenüber dem Gehäuse 18 ausgelenkt werden kann. Die Auslenkung ω bzw. die jeweilige Position, welche der Steuerhebel 24 durch einen Benutzer zur Bedienung bzw. Steuerung der Maschine erfährt, wird durch einen Führungsgeber 28 erfasst. Der Winkel ω der Auslenkung wird im Folgenden auch als Führungswinkel ω bezeichnet. Der Führungsgeber 28 erzeugt ein Winkelsignal, welches einer jeweiligen Auslenkung ω des Steuerhebels 24 um die Achse 22 entspricht. Ein Rückholmechanismus 30 führt den Steuerhebel 24 ohne Krafteinwirkung immer in seine Ausgangsposition 32 in dem Gehäuse 18 der Nachführvorrichtung 16 zurück. Die Position kann sich aber relativ zur Montageplattform 14 ändern, sofern die Nachführvorrichtung 16 ihre Position verändert.A control unit 19 is provided in the housing 18 of the tracking device 16. The control unit 19 has a control shaft 20 which is pivotally mounted about an axis 22. The rotatable or pivotable control shaft 20 forms a joint 23 for a control lever 24. The control lever 24 is provided on the control shaft 20 of the control unit 19 with a control knob 26. The control lever 24 projects with its control knob 26 out of an opening 27 in the housing 18. The opening 27 is configured in the housing 18 such that the control lever 24 can be deflected relative to the housing 18. The deflection ω or the respective position which the control lever 24 experiences by a user for operating or controlling the machine is recorded by a guide transmitter 28. The angle ω of the deflection is also referred to below as the guide angle ω. The guide transmitter 28 generates an angle signal which corresponds to a respective deflection ω of the control lever 24 about the axis 22. A return mechanism 30 always returns the control lever 24 to its starting position 32 in the housing 18 of the tracking device 16 without the application of force. However, the position can change relative to the assembly platform 14 if the tracking device 16 changes its position.

Die Nachführvorrichtung 16 ist mit einem Stellantrieb 34 ausgebildet. Die Nachführvorrichtung 16 enthält ferner einen Motorantrieb 36, welcher mit einem Getriebe 38 einen Rotor 40 ansteuert. Der Motorantrieb 36 ist vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgebildet. Ein Winkelgeber 42 steuert den Motorantrieb so an, dass sich der Rotor 40 gegenüber der Montageplattform 14 um einen Winkel β dreht. Der Rotor 40 ändert dabei seine relative Winkelposition zur Montageplattform 14.The tracking device 16 is formed with an actuator 34. The tracking device 16 further includes a motor drive 36 which controls a rotor 40 with a gear 38. The motor drive 36 is preferably designed as a DC motor. An angle encoder 42 controls the motor drive such that the rotor 40 rotates by an angle β with respect to the assembly platform 14. The rotor 40 changes its relative angular position to the assembly platform 14.

In dem Rotor 40 ist die Steuereinheit 19 integriert. Als Rückmeldewinkel wird der Winkel β des Rotors 40 bezeichnet, welcher im relativen Bezug zur Montageplattform gemessen wird. Der Stellantrieb 34 besitzt eine selbsthemmende Eigenschaft, so dass die Position des Rotors 40 nicht über Krafteinwirkung des Steuerhebels 24 verändert werden kann.The control unit 19 is integrated in the rotor 40. The feedback angle is the angle β of the rotor 40, which is measured in relation to the mounting platform. The actuator 34 has a self-locking property, so that the position of the rotor 40 cannot be changed by the force of the control lever 24.

In Fig. 2 ist der Handsteuergeber 12 in einer neutralen Auslenkung dargestellt. Soweit diese Fig. 2 der Fig. 1 entspricht werden auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Handsteuergeber 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel für einen Radlader 44 als Maschine ausgebildet. Der Radlader 44 ist über seine Antriebsachsen 46 schematisch dargestellt. In der Mitte des Radladers 44 befindet sich seine Lenkachse 48. Sowohl der Führungswinkel ω der Auslenkung des Steuerhebels 24 mit der Steuerwelle 20 um die Achse 22, als auch der Rückmeldewinkel β des Rotors 40 der Nachführvorrichtung 16 befinden sich in einer neutralen Lenkposition. Daher sind alle Räder, Vorderräder 50 und Hinterräder 52 gerade ausgerichtet. In gestrichelter Form sind jedoch zwei mögliche Auslenkungen des Steuerhebels 24 dargestellt.In Fig. 2 the hand control transmitter 12 is shown in a neutral deflection. So much for this Fig. 2 the Fig. 1 the same reference numerals are used accordingly. The hand control transmitter 12 is in this embodiment for a wheel loader 44 Machine trained. The wheel loader 44 is shown schematically via its drive axles 46. Its steering axis 48 is located in the center of the wheel loader 44. Both the guide angle ω of the deflection of the control lever 24 with the control shaft 20 about the axis 22 and the feedback angle β of the rotor 40 of the tracking device 16 are in a neutral steering position. Therefore, all of the wheels, front wheels 50 and rear wheels 52 are aligned. However, two possible deflections of the control lever 24 are shown in dashed form.

Sobald der Steuerhebel 24 um einen Führungswinkel ω (gestrichelte Position) ausgelenkt wird, wird der Radlader 44, wie in Fig. 3 zu sehen, um die Lenkachse 48 um einen Lenkwinkel α gelenkt. Eine Regeleinrichtung 57 führt die Nachführvorrichtung 16 des Handsteuergebers 12 entsprechend um diesen Rückmeldewinkel β nach, so dass der Rückmeldewinkel β wieder dem Lenkwinkel α entspricht. Dazu wird die Nachführvorrichtung 16 um eine zugeordnete Position, welche durch den Lenkwinkel α bzw. Rückmeldewinkel β festgelegt wird, gedreht.As soon as the control lever 24 is deflected by a guide angle ω (dashed position), the wheel loader 44, as in FIG Fig. 3 can be seen to steer the steering axis 48 by a steering angle α. A control device 57 tracks the tracking device 16 of the manual control transmitter 12 accordingly by this feedback angle β, so that the feedback angle β again corresponds to the steering angle α. For this purpose, the tracking device 16 is rotated by an assigned position, which is determined by the steering angle α or feedback angle β.

Die Auslenkung des Steuerhebels 24 um den Führungswinkel ω wird dazu von dem Führungsgeber 28 erfasst. Der Führungsgeber 28 erzeugt nun ein diesem Führungswinkel ω zugeordnetes Signal. Dieses Signal erhält eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit 53, welche eine nicht dargestellte Lenkhydraulik für die Steuerung des Radladers 44 ansteuert. Diese Lenkbewegung des Radladers 44 wird von einem Winkelgeber 59 gemessen. Der gemessene Lenkwinkel α wird als Messsignal zur Regelung des Motorantriebs 36 verwendet. Der Motorantrieb 36 führt dann nämlich den Rotor 40 um den entsprechenden Rückmeldewinkel β nach. Der Steuerhebel 24 wird anschließend wieder in seine relative Ausgangsposition 32 in dem Gehäuse 18 gedämpft zurückgeführt.For this purpose, the deflection of the control lever 24 by the guide angle ω is detected by the guide transmitter 28. The guide transmitter 28 now generates a signal associated with this guide angle ω. This signal receives an evaluation and processing unit 53, which controls a steering hydraulic system, not shown, for controlling the wheel loader 44. This steering movement of the wheel loader 44 is measured by an angle transmitter 59. The measured steering angle α is used as a measurement signal for controlling the motor drive 36. The motor drive 36 then namely guides the rotor 40 by the corresponding feedback angle β. The control lever 24 is then returned dampened to its relative starting position 32 in the housing 18.

in dem Gehäuse 18 der Nachführvorrichtung 16 ist der Rückholmechanismus 30 für den Steuerhebel 24 vorgesehen. Federnde Elemente 54 führen den Steuerhebel 24 in dem Gehäuse 18 der Nachführvorrichtung 16 in die Ausgangsposition 32 zurück. Die Ausgangsposition 32 ist nach Möglichkeit zentriert. Mit 58 wird eine Dämpfungseinheit bezeichnet, welche ein mögliches Überschwingen nach Betätigung des Steuerhebels 24 reduziert. Die Rückführung des Steuerhebels 24 in seine Ausgangsposition 32 verläuft daher durch die Dämpfungseinheit 58 gedämpft. Ein solcher Dämpfungseffekt zur Verhinderung des Überschwingens des Steuerhebels 24 kann beispielsweise auch über Dämpfungselemente 56, wie Magnete, erzielt werden. Alternativ kann diese Dämpfung auch über eine aktive Motordämpfung erfolgen, welche in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht dargestellt ist.The return mechanism 30 for the control lever 24 is provided in the housing 18 of the tracking device 16. Resilient elements 54 return the control lever 24 in the housing 18 of the tracking device 16 to the starting position 32. The starting position 32 is centered if possible. At 58 becomes a damping unit referred to, which reduces a possible overshoot after actuation of the control lever 24. The return of the control lever 24 to its starting position 32 is therefore damped by the damping unit 58. Such a damping effect to prevent the control lever 24 from overshooting can also be achieved, for example, via damping elements 56, such as magnets. Alternatively, this damping can also take place via active motor damping, which is not shown in this exemplary embodiment.

In Fig. 3 ist der Handsteuergeber 12 in der ausgelenkten Stellung dargestellt. Soweit die Fig. 3 den vorherigen Figuren entspricht werden auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Handsteuergeber 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls für den Radlader 44 als Maschine ausgebildet. Der Radlader 44 ist analog zu Fig. 2 wiederum über seine Antriebsachsen 46 stilistisch dargestellt. In der Mitte des Radladers 44 befindet sich die Lenkachse 48. Der Steuerhebel 24 befindet sich in seiner Ausgangsposition 32. Gegenüber der Fig. 2 ist der Rückmeldewinkel β des Rotors 40 der Nachführvorrichtung 16 ist um einen Winkel β verstellt. Daher sind die Vorderräder 50 diesen Winkel β wie zuvor beschrieben gelenkt ausgerichtet. Wie oben beschrieben, hat die Regeleinrichtung 57 die Nachführvorrichtung 16 in die gewünschte Position gesteuert, welche der Lenkstellung des Radladers entspricht.In Fig. 3 the hand control transmitter 12 is shown in the deflected position. So far the Fig. 3 The same reference numerals are used to correspond to the previous figures. In this exemplary embodiment, the manual control transmitter 12 is likewise designed as a machine for the wheel loader 44. The wheel loader 44 is analogous to Fig. 2 again represented stylistically on its drive axles 46. The steering axle 48 is located in the center of the wheel loader 44. The control lever 24 is in its starting position 32 Fig. 2 is the feedback angle β of the rotor 40 of the tracking device 16 is adjusted by an angle β. Therefore, the front wheels 50 are directed to this angle β as previously described. As described above, the control device 57 has controlled the tracking device 16 into the desired position, which corresponds to the steering position of the wheel loader.

In dem Gehäuse 18 der Nachführvorrichtung 16 ist der Rückholmechanismus 30 für den Steuerhebel 24 vorgesehen. Die federnden Elemente 54 führen den Steuerhebel 24 in dem Gehäuse 18 der Nachführvorrichtung 16 in die Ausgangsposition 32 zurück. Die Ausgangsposition 32 ist nach Möglichkeit zentriert. Die Rückführung des Steuerhebels 24 in seine Ausgangsposition 32 verläuft durch die Dämpfungseinheit 58 gedämpft, um ein mögliches Überschwingen des Steuerhebels 24 weitestgehend zu reduzieren. Die Dämpfung kann zudem auch über eine aktive Motordämpfung erfolgen, welche in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist.The return mechanism 30 for the control lever 24 is provided in the housing 18 of the tracking device 16. The resilient elements 54 return the control lever 24 in the housing 18 of the tracking device 16 to the starting position 32. The starting position 32 is centered if possible. The return of the control lever 24 to its starting position 32 is damped by the damping unit 58 in order to largely reduce any possible overshoot of the control lever 24. The damping can also take place via active motor damping, which is not shown in this exemplary embodiment.

Anhand von Fig. 4 soll die Funktionsweise beschrieben werden. Der Bediener erzeugt durch Auslenken des Steuerhebels 24 um den Führungswinkel ω ein entsprechendes Steuersignal. Dazu wird der Führungswinkel ω von dem Führungsgeber 28 erfasst. Der Führungsgeber 28 erzeugt nun ein diesem Führungswinkel ω zugeordnetes Signal. Dieses Signal erhält eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit 53, welche eine nicht dargestellte Lenkhydraulik 60 für die Steuerung des Radladers 44 ansteuert. Diese Lenkbewegung bzw. der Lenkwinkel α eines Knickgelenks des Radladers 44 wird von dem Winkelgeber 59 erfasst. Der gemessene Lenkwinkel α wird als Messsignal zur Regelung des Motorantriebs 36 verwendet. Dabei gehen der Istwert für den Rückmeldewinkel β und der Sollwert, welcher durch den Lenkwinkel α des Radladers gebildet wird, in die Regelung ein. Der Motorantrieb 36 führt dann den Rotor 40 um den entsprechenden Rückmeldewinkel β nach. Der Steuerhebel 24 wird anschließend wieder in seine relative Ausgangsposition 32 in dem Gehäuse 18 gedämpft zurückgeführt.Based on Fig. 4 the mode of operation will be described. The operator generates a corresponding one by deflecting the control lever 24 by the guide angle ω Control signal. For this purpose, the guide angle ω is detected by the guide transmitter 28. The guide transmitter 28 now generates a signal associated with this guide angle ω. This signal receives an evaluation and processing unit 53, which controls a steering hydraulic system 60, not shown, for controlling the wheel loader 44. This steering movement or the steering angle α of an articulated joint of the wheel loader 44 is detected by the angle transmitter 59. The measured steering angle α is used as a measurement signal for controlling the motor drive 36. The actual value for the feedback angle β and the target value, which is formed by the steering angle α of the wheel loader, are included in the control. The motor drive 36 then tracks the rotor 40 by the corresponding feedback angle β. The control lever 24 is then returned dampened to its relative starting position 32 in the housing 18.

Der Bediener kann mittels des federzentriertem Steuerhebels 24 jederzeit und unabhängig von Lenkwinkel α und Rückmeldewinkel β die Lenkhydraulik in beide Richtungen steuern. Der Führungswinkel ω wird erfasst und dient einer Sollwertvorgabe der Lenkgeschwindigkeit und -richtung.The operator can use the spring-centered control lever 24 to control the steering hydraulics in both directions at any time and independently of the steering angle α and the feedback angle β. The guide angle ω is recorded and serves to set the steering speed and direction.

Um ein Überschwingen des Steuerhebels 24 durch den Rückholmechanismus 30 zu vermeiden und die Haptik zu verbessern wird die Auslenkung mittels der Dämpfungseinheit 58 gedämpft. Dies wird beispielsweise über eine Motorbremse erreicht. Ein zusätzlicher Dämpfungsmotor (hier nicht dargestellt) wirkt dann auf den Hebel. Als passive Bremse kann der Dämpfungsmotor mit Bremswiderständen belastet werden.In order to prevent the control lever 24 from overshooting by the return mechanism 30 and to improve the feel, the deflection is damped by means of the damping unit 58. This is achieved, for example, via an engine brake. An additional damping motor (not shown here) then acts on the lever. As a passive brake, the damping motor can be loaded with braking resistors.

Außerdem besteht die Möglichkeit, einen Dämpfungsmotor auch aktiv zu betreiben, um z.B. als zusätzliches Force-Feedback-Element Gegenkräfte, Rückstellkräfte, Rütteleffekte oder Ähnliches erzeugen. Der Dämpfungsmotor ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein nicht-selbsthemmendes Getriebe mit dem Steuerhebel 24 verbunden. Damit wird sichergestellt, dass bei Ausfall des Dämpfungsmotors der Steuerhebel 24 mittels Federrückstellung in seine relative Mittelstellung zurückgeführt wird. In diesem Fall verändert sich die Haptik, aber die Funktionalität des Erfassens des Führungswinkels ω ist weiterhin gegeben.There is also the option of actively operating a damping motor, for example to generate counterforces, restoring forces, shaking effects or the like as an additional force feedback element. In the present exemplary embodiment, the damping motor is connected to the control lever 24 via a non-self-locking gear. This ensures that if the damping motor fails, the control lever 24 is returned to its relative central position by means of spring return. In this case The haptic changes, but the functionality of detecting the lead angle ω is still there.

Die Nachführvorrichtung 16 führt die gesamte Steuereinheit 19 mit Steuerhebel 24 dem tatsächlichen Lenkwinkel α nach. Der motorische Stellantrieb 34 mit selbsthemmender Eigenschaft empfängt ein zum Lenkwinkel α proportionales Signal, vergleicht es mit dem eigenen Rückmeldewinkel β und führt die Steuereinheit 19 nach, bis der Rückmeldewinkel β gleich dem Lenkwinkel α ist. In ruhender Stellung (vom Bediener nicht ausgelenkt) zeigt der Joystickhebel über den Rückmeldewinkel β dem Bediener den tatsächlichen Lenkwinkel α des Radladers an. In einem stromlosen Zustand verbleibt der Steuerhebel 24 in seinem Zustand und zeigt somit den zuletzt erfassten Lenkwinkel α an.The tracking device 16 guides the entire control unit 19 with the control lever 24 to the actual steering angle α. The motorized actuator 34 with a self-locking property receives a signal proportional to the steering angle α, compares it with its own feedback angle β and tracks the control unit 19 until the feedback angle β is equal to the steering angle α. In the rest position (not deflected by the operator), the joystick lever shows the operator the actual steering angle α of the wheel loader via the feedback angle β. In a de-energized state, the control lever 24 remains in its state and thus shows the last recorded steering angle α.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Grundschema des HandsteuergebersBasic scheme of the manual control transmitter
1212
HandsteuergeberControl Transmitter
1414
Montageplattformmounting platform
1616
Nachführvorrichtungtracking device
1818
Gehäusecasing
1919
Steuereinheitcontrol unit
2020
Steuerwellecontrol shaft
2222
Achseaxis
2323
Gelenkjoint
2424
Steuerhebelcontrol lever
2626
Steuerknaufcontrol knob
2727
Öffnungopening
2828
Führungsgeberlead donor
3030
Rückholmechanismusreturn mechanism
3232
Ausgangspositionstarting position
3434
Stellantriebactuator
3636
Motorantriebmotor drive
3838
Getriebetransmission
4040
Rotorrotor
4242
Winkelgeberangle encoder
4444
Radladerwheel loaders
4646
Antriebsachsendrive axles
4848
Lenkachsesteering axle
5050
Vorderräderfront wheels
5252
Hinterräderrear wheels
5353
Auswerte- und VerarbeitungseinheitEvaluation and processing unit
5454
Federnde ElementeSpring elements
5656
Dämpfungselementedamping elements
5757
Regeleinrichtungcontrol device
5858
Dämpfungseinheitdamping unit
5959
Winkelgeberangle encoder
6060
Lenkhydraulikhydraulic steering

Claims (10)

Maschine mit einem Handsteuergeber (12) zur Steuerung der Maschine (44), wobei der Handsteuergeber (12) enthält: a) eine Montageplattform (14), b) eine Nachführvorrichtung (16) mit Rahmen und/oder Gehäuse (18), welche beweglich auf der Montageplattform (14) angeordnet ist, c) einen Steuerhebel (24), welcher in einem Gelenk um eine Achse (22) schwenkbar gelagert ist, wobei das Gelenk (23) in dem Rahmen und/oder Gehäuse (18) der Nachführvorrichtung (16) vorgesehen ist, d) einen Führungsgeber (28), welcher die Auslenkung (ω) des Steuerhebels (24) erfasst und ein der Auslenkung (ω) zugeordnetes Signal erzeugt, e) eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit (53), welche das Signal von dem Führungsgeber (28) verarbeitet und die Maschine entsprechend der Auslenkung ansteuert, f) einen Rückholmechanismus (30), welcher den Steuerhebel (24) in eine Ausgangsposition (32) in dem Rahmen und/oder Gehäuse (18) der Nachführvorrichtung (16) zurückführt, wobei g) eine Regeleinrichtung (57) vorgesehen ist, welche mit einem Antrieb (36) die Nachführvorrichtung (16) um eine zugeordnete Position nachregelt, wobei durch die mit der Auslenkung (ω) angesteuerte Maschine (44) die zugeordnete Position der Nachführvorrichtung (16) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsgeber (28) ausgebildet ist, einer Sollwertwertvorgabe der Lenkgeschwindigkeit und -richtung zu dienen
dass mittels des Steuerhebels (24) jederzeit und unabhängig vom tatsächlichen Lenkwinkel (α) und Rückmeldewinkel (β) die Lenkhydraulik der Maschine in beide Richtungen steuerbar ist und
dass der Antrieb (36) ausgebildet ist, ein zum tatsächlichen Lenkwinkel (α) proportionales Signal zu empfangen, es mit dem Rückmeldewinkel (β) zu vergleichen und eine Nachführung der Nachführvorrichtung (16) vornimmt, bis der Rückmeldewinkel (β) gleich dem tatsächlichen Lenkwinkel (α) ist.Machine with a manual control transmitter (12) for controlling the machine (44), the manual control transmitter (12) containing: a) an assembly platform (14), b) a tracking device (16) with frame and / or housing (18), which is arranged movably on the mounting platform (14), c) a control lever (24) which is pivotally mounted in a joint about an axis (22), the joint (23) being provided in the frame and / or housing (18) of the tracking device (16), d) a guide transmitter (28) which detects the deflection (ω) of the control lever (24) and generates a signal associated with the deflection (ω), e) an evaluation and processing unit (53) which processes the signal from the guide transmitter (28) and controls the machine in accordance with the deflection, f) a return mechanism (30) which returns the control lever (24) to an initial position (32) in the frame and / or housing (18) of the tracking device (16), wherein g) a control device (57) is provided which adjusts the tracking device (16) by an assigned position with a drive (36), the assigned position of the tracking device (16) being controlled by the machine (44) controlled by the deflection (ω) is determined characterized,
that the guide transmitter (28) is designed to serve a setpoint value specification of the steering speed and direction
that the steering hydraulics of the machine can be controlled in both directions at any time and independently of the actual steering angle (α) and feedback angle (β) by means of the control lever (24)
that the drive (36) is designed to receive a signal proportional to the actual steering angle (α), to compare it with the feedback angle (β) and to track the tracking device (16) until the feedback angle (β) is equal to the actual steering angle (α) is. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (36) der Nachführvorrichtung (16) ein Getriebe (38) aufweist.Machine according to claim 1, characterized in that the drive (36) of the tracking device (16) has a gear (38). Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (38) des Antriebs (36) der Nachführvorrichtung (16) selbsthemmend vorgesehen ist.Machine according to claim 2, characterized in that the gear (38) of the drive (36) of the tracking device (16) is self-locking. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückholmechanismus (30) eine Dämpfungseinheit (58) aufweist, welche bei Auslenkung des Steuerhebels (24) eine Dämpfung für den Steuerhebel (24) erzeugt.Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the return mechanism (30) has a damping unit (58) which produces a damping for the control lever (24) when the control lever (24) is deflected. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückholmechanismus (30) ein federndes Element (54) aufweist.Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the return mechanism (30) has a resilient element (54). Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (58) einen Magneten zur Erzeugung der Dämpfung enthält.Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the damping unit (58) contains a magnet for generating the damping. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (58) eine Motorbremse und/oder eine aktive Motorbremse enthält.Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the damping unit (58) contains a motor brake and / or an active motor brake. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (58) ein hydraulisches und/oder pneumatisches Dämpfelement enthält.Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the damping unit (58) contains a hydraulic and / or pneumatic damping element. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerhebel (24) in dem Gelenk (23) um wenigstens zwei zueinander senkrechte Achsen (22) schwenkbar ausgebildet ist, wobei jeder Achse (22) wenigstens eine Dämpfungseinheit (58) zugeordnet ist.Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control lever (24) in the joint (23) is designed to be pivotable about at least two mutually perpendicular axes (22), each axis (22) being assigned at least one damping unit (58) is. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (44) als eine mobile Maschine (44), insbesondere als ein Schienenfahrzeug, ein Radlader (44) oder ein Kran ausgebildet ist.Machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the machine (44) is designed as a mobile machine (44), in particular as a rail vehicle, a wheel loader (44) or a crane.
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